本發明涉及用于檢測和校正人體姿勢(且特定地但不一定排他地，人體頸部姿勢)的設備。

背景技術：

肌肉勞損是大多數人所經歷到的常見問題，有的持久有的偶爾發生。在很多情況下，肌肉勞損可以是在身體的特定區域中(諸如，引起頸部疼痛的區域)，而這種類型的疼痛的誘因可以追溯到一種或幾種常見活動。一種此類活動可能是人體長時間采取不正確的坐姿，諸如在駕駛時聳肩伏在方向盤上、看電腦屏幕時探頭前傾或拿手機時低頭曲頸。研究已表明，工作時95％以上的時間都是坐著的工作人員和學生患上頸部疼痛的風險明顯增高。

眾所周知，頭部位置和頸部之間的傾斜度存在一最佳范圍，在這個范圍內，來自一塊或多塊肌肉的力可以以最小的負擔平衡頭部的重量因此減少頸部疼痛的風險。因此，已發現，頭部位置在這個最佳范圍內的個體往往享有健康的坐姿且避免遭受頸部疼痛困擾。另外，當采取正確的坐姿時，這些個人通常更加自信。研究還表明，這些增加的自信還可以顯著改善個人的精神狀態和行為。然而，采取在這個最佳范圍之外的頭部位置需要用明顯更大力度以支撐處于這些不太有利的位置中的頭部和頸部，而如果長時間維持這種高水平的力度需求及負擔，短期會引起頸部緊張及不適的癥狀，時間長了則會導致癥狀逐漸加重并可能引起慢性脊柱疾病。

us5337759a和us4928709a中示出了以測量運動范圍和背部姿勢為目的的裝置，這兩個專利方案均包括被支撐在佩戴者的頭頂上的支架。以姿勢校正或檢測為目的的其它裝置(諸如，us5425378a和us5337759a所公開的方案)單靠感測和記錄頭部的傾斜度來確定用戶的姿勢。然而，這并不總是可靠的，因為一種主要的不正確姿勢(通常稱為“探頭”)不能單靠這些要素檢測到，所謂“探頭”就是當頸部前伸使得頭部置于肩膀前面時，因而不存在可檢測到的傾斜度。由于現有的裝置僅提供一個與佩戴者身體接觸的接觸點，使上述問題及檢測的準確度變得更糟。

技術實現要素：

因此，本發明的目的是提供用于檢測人體的頭部位置并識別所檢測的位置是在可接受位置的預定范圍之內還是之外的設備和方法。進一步的目的是最小化頭部位置不正確的發生率。

本發明的第一方面是所提供的設備，其包括：支架，其具有定位構件；至少一個傳感器用于檢測一平面的傾斜角，所述傾斜角能夠代表在佩戴設備時人體的頭部相對于其頸部的傾斜角；以及處理構件，其從所述至少一個傳感器接收表示所檢測的傾斜角的數據并確定所檢測的傾斜角是否在可接受位置的預定范圍內，其中所述設備在佩戴時與人體具有多個接觸點。

在一個實施例中，所述支架的各端部被設置為以便提供支架的穩定又相對固定的位置及在人體每個耳朵的位置處具有接觸點。

通常，一個或多個傳感器可以相對于支架被選擇性地設置在任何期望位置處，并且仍提供所述平面相對于最佳或期望平面的指示。提供對平面的傾斜角的測量意指無需提供幾個“采樣點”，只要傳感器相對于支架位于可再現的相對位置中即可。

通常，所述支架與用戶的身體具有至少3個可再現的接觸點，從而形成了可再現的虛擬平面，而傳感器所測量的正是該平面的傾斜度。

在一個實施例中，所述設備包括警報構件，所述警報構件在所檢測的傾斜角在所述預定范圍之外時通知用戶和/或第三方。

在一個實施例中，所述支架在穩定位置處與人體具有兩個相對的接觸點。在一個實施例中，這些穩定位置是在人體耳朵處。通常，在兩個相對的接觸點的中間提供第三接觸點。通常，所述第三接觸點設置在人體頭部或頸部的后面。

在一個實施例中，所述至少一個傳感器安裝在支架的大體中心位置處。

在一個實施例中，所述設備包括電源以允許傳感器工作。

在一個實施例中，處理構件包括具有微控制器單元的集成電路，該微控制器單元處理來自所述傳感器的信息以得出所檢測的傾斜角、將該所檢測的傾斜角與參考的預定值比較并產生對應的響應(通常參考預定數據)。

在一個實施例中，所述處理構件包括無線射頻發射器，所述無線射頻發射器輸出來自微控制器單元的響應。

在一個實施例中，所述處理構件包括或連接到報警單元，所述報警單元可以用來產生聲音信號、視覺信號和/或振動信號。

在一個實施例中，所述設備包括用于追蹤和分析從一個或多個傳感器收集到的數據的構件。

在一個實施例中，所述支架支承所述一個或多個傳感器并將其定位到用戶頭部和/或頸部的后面，其中支架的相對的端部固定在佩戴裝置的人體的耳朵上面。

在一個實施例中，所述傳感器被設置為以便允許確定和監控在正交軸上頭部傾斜和頸部屈伸。

在一個實施例中，所述處理構件可以提供不同的反饋類型，在一個實施例中，可以選擇所述反饋類型以適合用戶和/或第三方的要求，并且這些可包括以下各者中的任一或任意組合：當用戶采取了具有在所述預定范圍之外的傾斜度和/或頸部屈伸的姿勢時作出即時的或延遲的提醒，以促使佩戴者嘗試糾正不正確的位置；和/或當檢測到用戶已采取在預定范圍內的位置時，提供正面確認信息以便幫助他們保持新的、可接受的位置。

通常，所述設備可以用來提供醫療支持，諸如通過確保人體采取了正確姿勢來預防脊柱疾病和/或通過允許人體采取正確的坐姿來幫助這個人樹立信心。

因此，本發明提供可以用作保健和/或美容產品的設備，其具有用于監控頸部姿勢的分析系統。由于裝置包含傳感器組合，所述傳感器組合基于頸部和頭部位置及佩戴者的運動的記錄信息來提供反饋，并將表示此類信息的數據傳送到處理構件(其經由mcu中的內置算法來處理所述數據)，且參考佩戴者的個人數據分析所述數據以提供定制的反饋。個人反饋可以以各種形式來呈現(諸如，即時通知和/或傳送數據以供進一步分析)，以便監控、糾正和改善佩戴者的頭部、頸部和肩膀的姿勢。

與在未被正確固定的情況下通常具有不夠穩定的參考點從而導致容易產生檢測誤差的現有技術相比，本發明還具有更可靠和可再現的結果的優勢。提供支架和允許產生的平面確保了由本發明的設備在正交軸的角度的測量是準確的和可再現的。

本發明的設備可以用來預防和改善由采取的不正確姿勢產生的一系列不適和慢性頸部疾病。本發明能夠在多個軸的傾斜角度檢測頭部偏斜，這被認為是與現有檢測措施相比的一項改進。當建議糾正姿勢時，本發明向用戶發出即時和/或延遲的通知。因此，其監控佩戴者的行為，既預防了頸部疾病又改進了用戶的人體美學形態。穩定的頭部-頸部平面將由不正確地佩戴方式產生測量結果不準確的風險降到最低，并且確保測量是可再現的。

附圖說明

下面將參考附圖對本發明的具體實施方式進行描述，其中：

圖1是根據本發明一個實施例的流程圖；

圖2a所示是根據本發明的一實施例的設備的部件；

圖2b所示是圖2a所示的一實施例的設備的第三接觸點殼體；

圖2c示出了本發明的設備被佩戴使用的狀態；以及

圖3示出了佩戴圖2的設備的用戶圖像以及可以通過該設備檢測的各種有效姿勢。

具體實施方式

圖2a到圖2c中示出了根據本發明的一個實施例的設備，且該設備已經被佩戴在一用戶身上(該用戶的姿勢將被檢測)。設備包括支架101，所述支架具有兩個相對的端部110、112，所述端部110、112用作與人體接觸的接觸點。在一個實施例中，這些端部如圖所示彎曲成環狀以允許將其固定在人體的各耳朵上，從而使得支架101在使用時能夠被佩戴和被支撐在人體頭部和/或頸部的后面。圖2c和圖3顯示了支架在被佩戴時的狀態。所述支架被設計為具有充當接觸點110、112的兩相對端部。這些端部放置且通常部分包裹在佩戴者的頭部206的耳朵122、123上，以相對于人體的頭部將支架保持在相對固定的位置(如圖2c和圖3中所示)。一殼體114與人體形成另一個接觸點201，并且至少一個傳感器可以定位在該接觸點201中。所述殼體114被定位并放置在人體的頸部208或頭部206的后側，且如圖所示通常位于頭部與頸部之間的交界處。較佳地，支架的材料具有充分的彈性以便在運動期間保持其形狀，并且確保支架在反復使用后形狀保持不變因此傳感器(其通常由塑料蓋封閉和保護)在每次使用后都處于同一個位置。因此，提供多個接觸點和在每次佩戴后將設備提供在同一個位置中意指：在每次使用后獲得的數據結果往往是針對傳感器的相同或相近的位置。這又意指：該數據與從設備的先前使用情況獲得的數據的比較是基于佩戴者同一佩戴位置而進行的因此給予所述比較更高的有效性。這也適用于與預定數據的比較，因為用戶能夠更加確信傳感器和設備被佩戴在正確位置和與預定數據有關的位置中。這與常規姿勢檢測設備形成對照，所述常規姿勢檢測設備根本沒有被佩戴或佩戴在項鏈上或佩戴者貼身使用，而這意味著在單次使用時無法準確地預測傳感器位置或者傳感器在不同使用時期可能被定位在人體的不同位置。

第三接觸點114是殼體201的一部分，如圖所示，所述第三接觸點114位于第一接觸點110與第二接觸點112的中間。圖2a示出了在蓋體被移除的情況下的殼體201，而圖2b示出了呈供在一個實施例中使用的狀態的殼體。

三個接觸點110、112、114產生一個虛擬平面，至少一個傾斜檢測傳感器用來測量該平面的相對角或傾斜位置。在這種情況下，傾斜傳感器(102)被設置在位于佩戴者的頸部后面的第三接觸點殼體201處，且這個傳感器測量由所述三個接觸點110、112、114形成的平面的傾斜角度。

所述設備還包括具有內置時鐘的中央mcu(104)，所述中央mcu處理所測量的數據并辨認對應于勞損的肌肉和其它不正確姿勢的模式和數字。

本發明還提供近端信息通知模塊，其在用戶的頸部偏斜超出最佳范圍時發送提醒以幫助用戶達到正確姿勢。該系統也可以加以個人定制以在用戶在一段時間內采取了正確姿勢時向其發送正面確認信息以便幫助他們保持所建議的坐姿。

本發明也有可能將數據發送到外部設備(例如，智能電話)來進行進一步記錄和分析以追蹤用戶的健康發展狀況，且在這種情況下可以使用一信息發送模塊(106)(其通常是基于無線的)來將信息直接傳遞到外部設備(例如，用戶的手機)。

圖1說明了本發明的數據流和處理流程，且圖1中框101處說明了所設置的三個接觸點110、112、114，其中兩個接觸點在佩戴者的耳朵處，另一個接觸點在頸部的背面。一個或多個傾斜傳感器102被用來檢測形成在這三個接觸點之間的平面相對于兩個不同軸的傾斜角。另外本發明還提供了一電源103，其用于給電子計時器/控制器集成電路提供工作電壓。在本實施例中，所述電源是一個小電池。集成電路104包含微控制器單元(mcu)，該mcu包括內置存儲器和時鐘。如果佩戴者的不正確姿勢已持續一段時間，所述設備可以經由近端通知模塊105向佩戴者發出警報，而所述近側通知模塊可以發出聲音(揚聲器)和/或運動(振動器)警報。

本發明還可以經由無線射頻(rf)發射器106(例如，藍牙)將信息發送到移動外部物體。因此，所述警報可以經由移動外部物體的界面(包括視覺信號、聲音信號和/或運動信號)來實現。另外，信息可以記錄在移動外部物體中，并且在一段時間內是可訪問的，以此作為用于追蹤用戶歷史數據的工具。

本發明還可提供一電池，用于給電子電路供電，并且也可以提供來自電網的具有ac到dc轉換器的外部充電電源供應器。

所述傾斜傳感器102檢測平面從垂直軸旋轉的角度的信號，且數據可以通過關于兩個平面方向展示，所述平面方向通常位于矢狀平面和冠狀平面中。

基于數據分析而產生的警報可以使用聲音警報(比如，由一個或多個揚聲器產生的聲音警報，所述揚聲器可以產生蜂鳴聲、無調聲、音樂聲或有音聲以向用戶發出警報)和/或經由運動警報(其可以使用馬達204來產生振動以向用戶發出警報)?？商娲?，也可以將無線警報信號發送到外部設備(例如，移動電話)。

所述處理構件包括實施處理輸入和產生輸出的算法的mcu104，其包括傳感器輸入電路、計時器電路、警報功能和用于振動器、揚聲器的驅動電路。

圖3說明可以使用本發明的設備來檢測的各種頭部和頸部位置，且圖3a到圖3d顯示了佩戴者的頭部206和頸部208的側視圖。

在圖3a和圖3f中，平面210是法向平面，且是隨后確定所檢測的傾斜角所參照的平面。

在圖3b中，所檢測的平面212相對于法向平面210的前傾探頭傾斜角α被識別。

在圖3c中傳感器102檢測到頸部上伸，且在圖3d中傳感器102檢測到頸部下屈，如此檢測到頸部208的傾斜角度，其中：頭部相對于平面210在所檢測的平面212的矢狀平面中的傾斜角β得以確定。

在圖3e中頸部向左的屈伸得以確定，且在圖3g中頸部向右的屈伸得以確定，另外頭部在冠狀平面中的傾斜角γ也得以確定。

相對于法向平面，這三個角度的確定描繪了在瞬時的整體頸部姿勢，且用于通過確定這三個角度是否在可接受位置的預定范圍內來進行進一步校正或評估。

將所測量的平面212的角度變化與優選或最佳的平面210相比較以便能夠判定所測量的平面也即用戶的姿勢是否在可接受的界限內。

因此，本發明的設備確保了可以準確地檢測設備佩戴者的頭部和/或頸部相對于其身體的其它部位的位置。此外，由于設備具有支架且該支架與佩戴者具有多個接觸點比如，在耳朵和頸部背面處，佩戴者可以更加確信在每次佩戴支架時設備被佩戴在頭部/頸部上的相同位置處。這是由于位于各耳朵處的定位構件確保了設備的相對位置，且尤其確保了傳感器的位置在用戶每次佩戴設備時基本相同。